動態(tài)

人類病毒組多樣性變化模型發(fā)表

近日，從中國科學院昆明動物研究所獲悉，該所計算生物與醫(yī)學生態(tài)學組利用最新成果，建立了人類病毒組多樣性變化模型。

作為人類微生物菌群的重要組成部分，病毒大量存在于人體口腔、皮膚、肺、胃腸道、血液甚至腦脊液中。在人體中，它們以病毒群落形式存在，這些病毒群落的集合即為人類病毒組。

研究發(fā)現(xiàn)，人體病毒組與許多疾病間存在著緊密的聯(lián)系，疾病可能會影響病毒組的多樣性及其組成；同時，病毒組的改變也會反過來影響疾病的發(fā)病與進程。這些疾病不僅包括如艾滋病、埃博拉出血熱和流行性感冒等由病毒感染直接引發(fā)的病毒源性疾病，還包括如囊性纖維化、牙周疾病、炎癥性腸病等非病毒源性疾病。應(yīng)用“多樣性-面積關(guān)系”分析方法，課題組首次獲得了人類病毒群落多樣性在個體間的異質(zhì)性、群體水平的潛在多樣性，以及局部病毒群落多樣性在全球病毒宏群落中所占的比值，并探究了疾病對這些參數(shù)的影響。

該模型顯示，通常疾病對人類病毒群落在個體間多樣性異質(zhì)性的影響并不顯著，反而潛在病毒多樣性在健康對照組與患者間可能存在顯著差異。同時，上述比值參數(shù)、人體病毒群落的比值參數(shù)要遠大于細菌群落。

研究結(jié)果提示，盡管我們體內(nèi)病毒個體數(shù)量是細菌數(shù)量的10倍，但從群體角度看，每個人對全球病毒多樣性的貢獻，反而要比對細菌多樣性的貢獻高。國際期刊《遺傳學前沿》在線發(fā)表了這一研究結(jié)果。

雜交水稻3000斤項目在三亞首獲豐收

5月9日，全國雜交水稻雙季畝產(chǎn)3000斤項目在三亞首獲豐收，早造水稻測產(chǎn)取得畝產(chǎn)1004.83公斤的成績。

2020年11月，雜交水稻早晚雙季稻平均畝產(chǎn)在湖南突破1500公斤(3000斤)。2020年12月，由袁隆平任首席科學家，全國雜交水稻雙季畝產(chǎn)3000斤項目在三亞啟動。海南省在海口、三亞等地設(shè)置了6個示范試驗點。

海南實現(xiàn)雜交水稻兩季畝產(chǎn)3000斤的目標

5月9日，位于三亞海棠灣水稻國家公園的示范點率先收割測產(chǎn)早造水稻。當天測產(chǎn)專家組由中國科學院院士、福建農(nóng)業(yè)科學院研究員謝華安領(lǐng)銜。測產(chǎn)的這批“超優(yōu)千號”水稻在2020年12月16日播種，2021年1月13日移栽，栽插密度為20cm×(20cm+30cm)?，F(xiàn)場選取3個地塊，實收毛谷稱重后，考量機損、雜質(zhì)、水分含量等因素，最終測得一類田1014.56公斤/畝，二類田1009.45公斤/畝，三類田990.48公斤/畝，平均1004.83公斤/畝。

“我們有信心達成雙季畝產(chǎn)3000斤的試驗?zāi)繕恕！表椖控熑螌＜?、海南省農(nóng)業(yè)科學院副院長曹兵介紹，收割完這批水稻之后，試驗田將著手準備晚造水稻的栽培示范。因為環(huán)境氣溫高、水稻生育期相對較短，海南種植的水稻向來非高產(chǎn)見長。謝華安說，如果海南實現(xiàn)兩季3000斤的目標，這將創(chuàng)造一個好的模式，“既然這里能創(chuàng)造單位面積高的產(chǎn)量，其他地方同樣可以學習應(yīng)用這里的栽培模式，推動水稻的高產(chǎn)高效生產(chǎn)”。

研究人員完成燕麥基因組草圖繪制

近日，中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心、中國科學院-英國約翰英納斯中心植物和微生物科學聯(lián)合研究中心韓斌院士團隊與英國約翰英納斯中心研究團隊合作完成了禾本科、燕麥屬一年生草本植物二倍體燕麥Avena strigosa基因組序列草圖的繪制，并完整地解析了抗微生物防御化合物燕麥素的生物合成基因簇。5月7日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然·通訊》。

真核生物中非隨機組織的基因在基因組進化和功能中起著重要作用。絕大多數(shù)真核生物基因組中并沒有操縱子，但它們又的確包含了一些序列不相關(guān)而功能相關(guān)，并且在物理位置上成簇存在的基因。這些“類操縱子”基因簇中，最引人注目的例子就是植物體內(nèi)合成特殊代謝產(chǎn)物的基因簇。已有證據(jù)表明，這些cluster（簇）途徑并不是通過微生物水平基因轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生，但目前人們對其真實的形成機制卻知之甚少。燕麥素是燕麥屬中特異存在的一類抗微生物防御化合物，其生物合成途徑也是最典型的植物生物合成基因簇之一。

韓斌團隊選用了能在根尖特異合成燕麥素的二倍體燕麥物種Avena strigosa，運用三代測序技術(shù)Nanopore并輔助光學圖譜技術(shù)BioNano DLS，以及Hi-C染色體構(gòu)象捕獲技術(shù)成功完成了該燕麥基因組高質(zhì)量染色體級別組裝?；诮M裝獲得的全基因組信息完整地解析了燕麥素合成基因簇，確定了燕麥素合成通路的最后兩個缺失步驟，并通過本氏煙草瞬時表達重構(gòu)了整個合成途徑。同時，研究人員還對基因簇的起源及不同燕麥品種間的差異進行了比較分析?；蚪M組裝和DNA熒光原位雜交（FISH）結(jié)果均表明，燕麥素合成基因簇位于1號染色體長臂末端的亞端粒區(qū)域，并且該基因簇特異存在于燕麥屬中。

該研究工作為真核生物的基因組可塑性和適應(yīng)性進化提供了新的見解，為改良小麥和其他谷物抵抗全蝕病和其他疾病提供了分子依據(jù)。

第三極地區(qū)冰湖潰決洪水風險增加

多少年來，許多科幻作家都在想象一場大洪水在地球上暴發(fā)的情景。中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所荒漠與綠洲生態(tài)國家重點實驗室科研團隊與瑞士日內(nèi)瓦大學、蘇黎世聯(lián)邦理工學院，以及中國科學院青藏高原研究所等國內(nèi)外多家研究機構(gòu)合作，定量評估了第三極地區(qū)冰湖發(fā)展趨勢及其當前和未來可能面臨的潛在冰湖潰決洪水災(zāi)害和風險，第一次揭示了這場可能發(fā)生的風險。

研究結(jié)果表明，喜馬拉雅東部地區(qū)是目前第三極冰湖潰決洪水發(fā)生的熱點地區(qū)，其風險水平是鄰近其他區(qū)域的兩倍多。然而，隨著冰川的進一步消退，未來第三極地區(qū)面臨的冰湖潰決洪水風險將可能接近于當前的三倍，同時位于西部的喀喇昆侖等地區(qū)將可能成為新的熱點地區(qū)。研究同時強調(diào)了加強國際合作、共同防范潛在跨境洪水的迫切性和重要性。

盡管目前關(guān)于第三極地區(qū)冰湖潰決洪水發(fā)生的頻率還沒有統(tǒng)一認識，但隨著全球氣候變暖導致冰川進一步消退，冰湖朝著更陡峭和不穩(wěn)定的區(qū)域發(fā)展，未來第三極地區(qū)冰湖潰決洪水風險將可能增加。同時，隨著下游社區(qū)、旅游業(yè)和水利設(shè)施等的進一步發(fā)展，以及一些重要設(shè)施暴露在潛在的洪水影響范圍內(nèi)，實質(zhì)性的防災(zāi)減災(zāi)措施對于保護這些本就脆弱的山區(qū)的可持續(xù)發(fā)展尤為重要。

5月6日，相關(guān)研究成果發(fā)表在國際地學期刊Nature Climate Change。研究成果將為第三極地區(qū)冰湖潰決洪水防范提供基礎(chǔ)，同時也為未來相關(guān)國家開展防災(zāi)減災(zāi)國際合作提供科技支撐。

我國科學家發(fā)現(xiàn)基因剪新系統(tǒng)

中國科學院腦科學與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（中科院神經(jīng)所）科研團隊通過對微生物大規(guī)模宏基因組數(shù)據(jù)進行計算分析發(fā)現(xiàn)兩類新的CRISPR/Cas13系統(tǒng)，通過一系列工程化改造開發(fā)了一套高效率和高特異性的RNA編輯工具，該工具對開發(fā)基于RNA編輯的基因治療手段具有重要的促進作用。該研究成果5月3日在線發(fā)表于《自然·方法》。

喀喇昆侖等地區(qū)將可能成為冰湖潰決洪水發(fā)生新的熱點地區(qū)

CRISPR/Cas13被廣泛地應(yīng)用于RNA敲低、RNA單堿基編輯及核酸檢測領(lǐng)域（比如新冠病毒檢測）。相比于傳統(tǒng)的RNA干擾技術(shù)，Cas13系統(tǒng)具有更高的敲低效率和特異性，而且不會對基因組造成永久性改變，甚至可以通過藥物調(diào)控RNA編輯，使其具有可逆性，因此在疾病治療上具有比較獨特的優(yōu)勢。

將目標聚焦在挖掘未獲培養(yǎng)的自然微生物宏基因組數(shù)據(jù)上，科研團隊通過精巧的計算生物學算法和實驗設(shè)計，鑒定到了兩個新的Cas13家族，并命名為Cas13X.1和Cas13Y，其中，Cas13X.1蛋白比常用的RfxCas13d蛋白還要小將近200個氨基酸，為目前最小的Cas13蛋白。通過對大量內(nèi)源基因位點進行RNA敲低實驗，Cas13X.1展現(xiàn)了與RfxCas13d同樣的高活性和高特異性。之后，他們在Cas13X.1的基礎(chǔ)上開發(fā)了一種迷你型的RNA單堿基編輯工具，并顯示極低的脫靶活性。

這項工作證明Cas13X.1在RNA編輯方面具有非常大的應(yīng)用潛力，有望在未來成為一種高效和安全的RNA治療藥物。